在灭亡东突厥的战役中，苏定方立下了头功，东突厥灭亡了，西突厥自然也不远了，27年后唐高宗显庆二年，高宗任命苏定方为行军大总管征讨西突厥，
西突厥的实力远比东突厥更强大，最强盛的时候，它的疆域囊括了整个中亚地区。
西突厥的沙钵罗可汗闻讯之后，亲自率领十万大军前来应战。唐军虽然在人数上不占优势，但胜在训练有素，而苏定方又是一个身经百战的名将，几个回合之后，东突厥的大军土崩瓦解，沙钵罗可汗只带着十几个人冲出了重围，逃到了石国，也就是今天的乌兹别克斯坦一带就这样强大的西突厥也被他灭亡了。
有勇有谋的苏定方逐渐获得了太宗皇帝和高宗皇帝的信任，战功累累，升任行军大总管，开始了独当一面。
在后来平葱岭、夷百济、伐高句丽的战役中苏定方皆发挥了无可替代的作用，他"前后灭三国，皆生擒其主"被当时的人民传为美谈，史无前例地将唐朝的版图扩大到西亚，国境直抵波斯。
